説明

賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型

【課題】成形原反材を用い強度の強い成形品を形状自由度高くかつ効率よく3次元形状に賦形することができる賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型を提供する。
【解決手段】成形原反材1を積層し、予備積層成形型で予備圧縮成形した積層成形材5を予備加熱型6で近赤外線放射装置7によって近赤外線で予備加熱型6内の熱盤8上に載置された積層成形材5を予熱し、一方3次元形状を有する賦形型である成形型9を予熱して成形原反材1の溶融温度に昇温する。次に積層成形材5を予熱された成形型9に収納し、成形型9によって積層成形材5を圧縮する。これによって織物基材3に付着している樹脂材料4を軟化して積層成形材5の層間を接着し、形状を保持させる。その後成形型9を固化温度に急冷して型を開き離型する各工程によって成形原反材1を積層して3次元形状に賦形する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、強化繊維とマトリクス樹脂とからなり、例えば、自動車や航空機などの繊維強化樹脂製部材を賦形型を使用して3次元形状に賦形する賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、繊維強化樹脂の成形法として平板状の積層成形品を型上に配置し、金型内部を真空状態にして樹脂を注入し、前記平板状の積層成形品に樹脂を拡散、含浸させるレジントランスファーモールディング成形法が知られている。
【0003】
特許文献1には、このレジントランスファーモールディング成形法に用いるのに好適な3次元形状を有する平板状の積層成形品を、高精度、かつ自動的に製造することのできる賦形成形方法が開示された。
【0004】
しかしこの特許文献1に開示された賦形成形方法は強化繊維と熱硬化性樹脂からなる平板状の積層成形品を用いるものであって、その成形性には限界があった。しかも一旦硬化後は熱で溶かすことも、溶剤に溶かすこともできずリサイクルできないという問題がある。
【0005】
これに対し特許文献2には複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂材料を付着させた後に、該織物基材を構成する複数本の強化繊維束の相対位置に変動を与えることで、変形性に優れ複雑な形状に追従させることができ、かつ、その形状の保持性に優れる強化繊維織物を用いた平板積層成形品、繊維強化樹脂成形品、ならびにそれらの製造方法が開示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−211447号公報
【特許文献2】特開2007−56441号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2に開示された強化繊維織物を成形原反材として積層してなる積層成形材を溶融温度に加熱後、固化温度の成形型で圧縮する成型法では、熱可塑性樹脂を強化繊維に完全に含侵させることが困難であり、十分な成形品強度が得られないという問題がある。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、成形原反材を用い強度の強い成形品を形状自由度高くかつ効率よく3次元形状に賦形することができる賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち本発明の賦形成形方法は、複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする。
この本発明の賦形成形方法によって、成形型を熱可塑性樹脂材の溶融温度に加熱することによって熱可塑性樹脂を強化繊維に完全に含侵させて繊維積層によって強化して十分な成形品強度の熱可塑性樹脂材を成形することが可能となる。しかも長い昇温時間によってサイクルタイムが過長になることを予熱することによって防止することができる。
【0009】
また上型と下型とからなる成形型による賦形成形工程では、温度上昇による膨張圧で上型と下型の分割部分から樹脂材料がはみ出しを起こす。積層成形材の樹脂材料は表面が先に溶融し、内部からの熱膨張によって、その表面の溶融部分の一部が金型合わせ目部分にはみ出す。このはみ出しは、フラッシュ、バリ、スピューとも呼ばれ、分割部分のはみ出し部に生じる線はパーティングライン、フラッシュラインと呼称される。
本発明の賦形成形方法でも、対策しない場合には、強化繊維と熱可塑性樹脂成形材料の積層品を溶融温度で圧縮成形すると、型分割面より熱可塑性樹脂のみ流出し、肉厚が薄くなる問題が生じ得る。
【0010】
そこで本発明の賦形成形方法によれば前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有する。
この様に上型が縦押し切り面と横押し切り面とを有することによって、成形過程で縦押し切り面部位及び横押し切り面部位で樹脂流出を確実に阻止して、樹脂圧を逃がさなくして、バリ発生を少なくして、得られる成形品の強度を高くすることができる。
【0011】
また本発明の賦形成形方法は、複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、賦形をする上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程と、を行い平板形状の平板積層成形品を成形する工程と、前記平板積層成形品を所定の形状に裁断する工程と、賦形をする成形型を溶融温度に昇温する工程と、前記平板積層成形品を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする。
強化繊維間への熱可塑性樹脂の含浸には通常約5〜30分の時間を要する。
しかし、本発明の賦形成形方法によって、事前に平板形状の積層成形材を準備することによって、その時間を削減して賦形成形の成形サイクルタイムを短縮することができる。
【0012】
以上の本発明の賦形成形方法では前記上型が第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続する第二の縦押し切り面とよりなるようにすることができる。
【0013】
また以上の本発明の賦形成形方法では上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程を備える様にすることができる。
この上下型のうち少なくとも一方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程によって冷却した部分のはみ出した熱可塑性樹脂が固化されることによって、さらに確実に樹脂のはみ出しが阻止され、樹脂流出をふせぐことができる。
【0014】
成形型が製品部型と、製品部型の背面に蓄熱盤を備え、製品部型のヒ−タ−と、蓄熱盤からの熱伝導で製品部型の型温を昇温させることによって、蓄熱盤の存在により、製品部型の昇温が早くなり、製品部型のヒ−タ−の容量を低減することができる。
【0015】
成形型をエア−と蒸気を含む水冷却によって急冷することができ、成形型を熱可塑性樹脂材の固化温度に冷却する冷却時間を要して、サイクルタイムが過長になることを防止することができる。また成形型の冷却後にエア−で水を抜き取り、成形型の昇温を開始することによって、エア−で水を除去することで、再度の昇温開始を早めることができ、さらに成形サイクルタイムを短縮することができる。
【0016】
積層成形材及び/又は平板積層成形品を予熱すると共に予成型した後に成形型へ投入配置することにより、簡易に効率よく成形型へ投入配置することが可能となる。また積層成形材又は平板積層成形品を予成型した予成型品を準備しておくことによって、さらに成形効率を向上することができる。予成型の態様としては、例えば成形型への積層成形材又は平板積層成形品の投入配置部分の内側形状に沿う形状に積層成形材又は平板積層成形品を予熱すると共に絞り加工を行う。
【0017】
予熱工程を、近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程とすることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱でき、また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。
【0018】
予熱工程が、溶融温度に昇温過程の成形型へ積層成形材を投入配置して近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程であることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱でき、また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。しかも溶融温度に昇温過程の積層成形材を昇温した成形型へ投入配置することによって効率よく時間短縮して予熱することができる。
【0019】
上型のブロックを下降し、下型のブロックを押し上げて積層成形材又は平板積層成形品を挟持することによって、型移動の相対速度を向上して、成形サイクルタイムの更なる短縮が可能となる。
【0020】
以上の本発明の賦形成形方法によって製造された繊維強化樹脂成形品は、高強度軽量で効率よく安価に製造でき、しかも複雑形状の附形も可能であることから、各種用途に適用が可能となる。
【0021】
本発明の賦形成形型は賦形をする上型と下型とからなる成形型と、成形型を型締し加圧する手段と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する手段とを有し、上型が外側面に型締方向の所定長さに設けた第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続し型締方向の所定長さに設けた第二の縦押し切り面とよりなることを特徴とする。
【0022】
上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けることができ、その冷却手段を入れ駒とすることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明に係る賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型によれば、成形原反材を用い強度の強い成形品を形状自由度高くかつ効率よく3次元形状に賦形することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】(a)本発明の賦形成形方法で用いる成形原反材の概念図である。(b)図1(a)に示す成形原反材を構成する織物基材の概念図である。
【図2】本発明の第一の実施の形態の賦形成形方法で用いる賦形成形装置の説明図である。
【図3】(a)本発明の賦形成形方法で用いる型構造の説明図である。(b)本発明の賦形成形方法で用いる型構造の他の説明図である。
【図4】(a)本発明の賦形成形方法で用いる型構造の斜視図である。(b)本発明の賦形成形方法で用いる型構造の他の斜視図である。
【図5】(a)本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法の一工程を示す説明図である。(b)本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法の他の工程を示す説明図である。(c)本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法のさらに他の工程を示す説明図である。
【図6】本発明の第三の実施の形態の賦形成形方法で用いる賦形成形装置の説明図である。
【図7】本発明の実施例で製造した製品の写真である。
【図8】本発明の実施例で製造した他の製品の写真である。
【図9】本発明の実施例の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明の賦形成形方法は、図1(a)に示す成形原反材1を用いて行う。図1(a)に示すように、成形原反材1は、複数本の強化繊維束2を含む織物基材3の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料4が付着してなる。
【0026】
織物基材3は、図1(b)に示すように互いに平行となるよう一方向に引き揃えられた複数本の強化繊維束2を直交する二方向に織成してなる二方向性織物である。二方向性織物は、強化繊維束2間の相対位置の変化による変形がしやすく立体形状に変形しやすいこと、少ない枚数で力学的に擬似等方性を有する積層成形材を得やすい利点がある。
強化繊維束2を用いることにより、最終製品である繊維強化樹脂成形品の力学特性を高いものとすることができる。
強化繊維束2は、炭素繊維束、黒鉛繊維束、ガラス繊維束、または、アラミド繊維束などを用いることができ、炭素繊維束であることが好ましい。炭素繊維束を用いることにより、最終製品である繊維強化樹脂成形品の力学特性を高いものとすることができる。
【0027】
織物基材3の表面に付着している樹脂材料4は、織物基材3の層間を接着する作用を得ることができる熱可塑性樹脂を主成分とする。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、アクリル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンサルファイドなどがある。樹脂材料4が熱可塑性樹脂を主成分とするものとすることによって成形原反材1を積層して、立体形状へと変形させた後に織物基材3の層間を接着させる場合の取り扱い性が向上し、生産性が向上する。なお、主成分とは樹脂材料4を構成する成分の中で、その割合が最も多い成分である。
【0028】
以下に本発明の第一の実施の形態の賦形成形方法を図2を参照して詳述する。
先ず成形原反材1を積層し、予備積層成形型(図示せず)で予備圧縮成形した積層成形材5を予備加熱型6で予備加熱する。
予備加熱にあたっては上部より近赤外線放射装置7によって近赤外線で予備加熱型6内の熱盤8上に載置された積層成形材5を加熱する。遠赤外線温度センサ−(図示せず)で積層成形材5の温度を検知し、近赤外線放射装置7による近赤外線の強度を調整し所定の温度に積層成形材5を昇温させる。
一方3次元形状を有する賦形型である成形型9を予熱して成形原反材1の溶融温度に昇温する。次に積層成形材5を予熱された成形型9に収納し、成形型9によって積層成形材5を圧縮する。これによって織物基材3に付着している樹脂材料4を軟化して積層成形材5の層間を接着し、形状を保持させる。
その後成形型9を固化温度に急冷して型を開き離型する。以上の各工程によって成形原反材1を積層して3次元形状に賦形する。
以上のように予熱工程が、溶融温度に昇温過程の積層成形材5を昇温した成形型9へ投入配置して近赤外線放射装置7によって近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程とすることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱できる。また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。しかも溶融温度に昇温過程の積層成形材5を昇温した成形型9へ投入配置することによって効率よく時間短縮して予熱することができる。
【0029】
積層成形材5を加熱する温度は、樹脂材料4が軟化して積層成形材5の層間を接着させる温度である。積層成形材5が加圧されながら加熱されることで、積層成形材5を構成する複数本の強化繊維束2を含む織物基材3が互いに強く押付けられ、軟化した樹脂材料4が対向する複数本の強化繊維束を含む織物基材を構成する強化繊維束の単糸の間に浸透する。次いで積層成形材5が冷却されることにより、樹脂材料4は対向する複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着し、積層成形材5の層間を接着する。
【0030】
この様に積層成形材5を立体形状に変形させ層間を接着することにより、シワが無い立体形状の成形体を製造することができる。またこの成形体は積層成形材5の層間が接着されているために、剛性が高く形状保持性に優れており、取り扱いが効率よく行える。
【0031】
成形型9は製品部型10と、蓄熱盤11とからなり、製品部型10に備えたヒ−タ−12と蓄熱盤11よりの熱伝導で成形型9の型温を昇温させる。製品部型10は上型10aと下型10bとからなり上型10aが下型10bに嵌入して型合わせされることによって製品の成型が行われる。また成形型9はエア−と蒸気を含む水冷のための冷却通水経路13を備え、成形型9は冷却通水経路13に通水することによって急冷される。冷却通水経路13はエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させることができる。すなわち成形型9の型温が所定の冷却温度に達した後、冷却通水経路13における通水を止めエア−を印加することによって、成形型9の冷却を終了し、成形型9内の製品を取り出した後に、成形型9の再度の昇温を効率的に開始することができる。
【0032】
図3(a)(b)及び図4(a)(b)に示すように上型10aはその外側面に型締方向の所定長さに設けた第一の縦押し切り面10a−1と、その第一の縦押し切り面10a−1に連続する横押し切り面10a−2と、その横押し切り面10a−2と連続し型締方向の所定長さに設けた第二の縦押し切り面10a−3とを有する。
【0033】
また、成形型9は上型10aの縁部にのみ対向して下型10bに載置した積層成形材5の縁部外側の下型10b上に入れ駒型として配置される冷却手段PMを有する。入れ駒型PMは上型10aと下型10bとの型合わせ面の形状もしくは下型10bに載置する積層成形材5外形と一致する内側形状を有して形成される。その入れ駒型PMの内側に上型10aが嵌入して上型10aと下型10bとが型合わせされることによって下型10bに載置する積層成形材5の成形が行われる。
【0034】
上型10aと下型10bとが型合わせされる過程で、上型10aと下型10bとの型合わせ面から第二の縦押し切り面10a−3、横押し切り面10a−2、第一の縦押し切り面10a−1の順に外部へ流出する流出圧力が溶融樹脂に加わる。しかし第一の縦押し切り面10a−1と第二の縦押し切り面10a−3との間に横押し切り面10a−2を有することによって、横押し切り面10a−2部位で樹脂流出は阻止される。
【0035】
また上型10aと下型10bとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aと下型10bを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型PMを用いて行われる。この様に入れ駒型PMを用いた冷却工程を行うことによって積層成形材5の表面の樹脂の溶融部分は、金型合わせ目部分において冷却固化する。その結果、樹脂流出が抑止されてバリの形成が最小化される。
【0036】
下型10bはその上面に入れ駒型PMを載置するための凹部PM1を有する。凹部PM1は積層成形材5を収納するキャビテイの四側を囲って形成される。この凹部PM1に入れ駒型PMを断熱層PM2を介して収納し、下型10bとの点接触部(図示せず)によって下型10b上に支持する。一方、図4(a)に示す上型10aと下型10bとを型合わせした状態で入れ駒型PMの上面部と上型10aの下面には間隙が形成され、相互の接触はない。
その結果、積層成形材5の予熱温度に保持される上型10a及び下型10bと入れ駒型PMとの間の熱伝導は最小限とされる。入れ駒型PMによる冷却領域は専ら上型10aと下型10bとの型合わせ時における積層成形材5を収納するキャビテイ周囲の、上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aとなる。
【0037】
次に本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法を図5(a)〜(c)を参照して詳述する。
第二の実施の形態の賦形成形方法では正方形若しくは直方形の成形原反材1を複数用い、この各成形原反材1を、最上面の成形原反材1のみ織物基材3を上側として樹脂材料4が付着した面を下側にする。それ以外は織物基材3を下側として樹脂材料4が付着した面を上側にして積層する。その積層された積層成形材14を第一の実施の形態と同様に圧縮成形して平板状の平板積層成形品15とする。
この第二の実施の形態は成形型9が正方形平板状若しくは直方形平板状の平板積層成形品15を成形する点で第一の実施の形態の賦形成形方法と異なる。
図5(b)、(c)に示すようにこの第二の実施の形態でも積層成形材14を予熱して成形型9へ投入配置する予熱工程の後に、上型10aと下型10bとが型合わせされることによって製品の成型が行われる。その成形型を型締し加圧する過程で上型10aと下型10bとの型合わせ面から第二の縦押し切り面10a−3、横押し切り面10a−2、第一の縦押し切り面10a−1の順に外部へ流出する流出圧力が溶融樹脂に加わる。しかし第二の縦押し切り面10a−3に連続する第一の縦押し切り面10a−1部位で樹脂流出は阻止される。また上型10aと下型10bとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aと下型10bを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型PMを用いて行われる。
【0038】
次に本発明の第三の実施の形態の賦形成形方法を説明する。
第三の実施の形態の賦形成形方法では、図6に示すように積層成形材14又は平板積層成形品15の投入配置部分の成形型9内側形状に沿う形状に積層成形材14又は平板積層成形品15を予熱すると共に予成型として絞り加工を行う点で第一の実施の形態及び第二の実施の形態と異なる。第三の実施の形態の賦形成形方法では、積層成形材14又は平板積層成形品15を成形型9へ簡易に効率よく投入配置することが可能となる。
【0039】
次に本発明の第四の実施の形態の賦形成形方法を図2、図6を参照して詳述する。
この第四の実施の形態の賦形成形方法では、平板積層成形品15を用いて最終製品の成形を行う点で第一の実施の形態の賦形成形方法と異なる。
先ず平板積層成形品15を成形型9に収納する前に予備加熱型6で予熱する。
予備加熱にあたっては上部より近赤外線放射装置7から放射される近赤外線によって平板積層成形品15を加熱する。遠赤外線温度センサ−で平板積層成形品15の温度を検知し、近赤外線放射装置7による近赤外線の強度を調整し所定の温度に平板積層成形品15を昇温させる。
この第四の実施の形態でも平板積層成形品15を予熱して成形型9へ投入配置する予熱工程の後に、上型10aと下型10bとが型合わせされることによって製品の成型が行われる。その成形型を型締し加圧する過程で上型10aと下型10bとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aと下型10bを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型PMを用いて行われる。
【0040】
以上の近赤外線の強度は、近赤外線放射装置7への通電圧の連続降下で調整する。通電圧のON−OFFで近赤外線による加熱及びその停止を反復した場合には加熱対象の温度変化の脈動が大きく安定しない。これに対して近赤外線の強度を通電圧のON−OFFではなく電圧の連続降下で調整することによって、近赤外線が連続して照射されて温度変化に脈動が生じることはない。そのため加熱対象の温度を効率的に設定温度で安定させることができる。
【実施例1】
【0041】
二方向性織物基材3の一方の表面に、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)を主成分とする樹脂材料4が表面に付着した100mm×100mmの大きさの正方形の成形原反材1を複数用意した。この各成形原反材1は正方形の辺の方向をそれぞれ0°、90°方向としたときに、繊維軸方向が概ね0°、90°方向となるものとした。
この各成形原反材1を、最上面の強化繊維織物のみ樹脂材料4が付着した面を下側にし、それ以外は樹脂材料4が付着した面を上側にして積層した積層成形材14を得た。
【0042】
その積層成形材14を熱盤8上に配置し、上部より近赤外線放射装置7によって近赤外線で積層成形材14を加熱した。遠赤外線温度センサ−で積層成形材14の温度を検知し、近赤外線放射装置7による近赤外線の強度を調整し積層成形材14を昇温させ予熱した。
近赤外線の強度は、近赤外線放射装置7への通電圧の連続降下で調整した。
【0043】
一方、製品部型10と、蓄熱盤11とからなり、製品部型10に備えたヒ−タ−12と蓄熱盤11よりの熱伝導で成形型9の型温を昇温させて予熱した。この予熱された成形型9に予熱した積層成形材14を収納し、上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aと下型10bを熱可塑性樹脂の固化温度に入れ駒型PMを用いて冷却した。次に加圧しながら成形型9の提供する平板状の平板積層成形品形状に変形させた。その後、成形型9を冷却通水経路13に通水することによって急冷した。さらに冷却通水経路13にエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させ、冷却によって固化した平板積層成形品15を得た。
表1に以上の各工程における温度、圧力、所要時間を示す。
【表1】

【実施例2】
【0044】
他は実施例1と同様にして、アクリル樹脂を主成分とする樹脂材料4が表面に付着した100mm×100mmの大きさの正方形の成形原反材1を用いて、実施例1と同様の賦形成形を行った。
表2にその各工程における温度、圧力、所要時間を示す。
【表2】

【実施例3】
【0045】
平板積層成形品15を熱盤8上に配置し、上部より近赤外線放射装置7によって近赤外線で平板積層成形品15を加熱した。遠赤外線温度センサ−で平板積層成形品15の温度を検知し、近赤外線放射装置7による近赤外線の強度を調整し所定の温度に平板積層成形品15を昇温させ予熱した。近赤外線の強度は、近赤外線放射装置7への通電圧の連続降下で調整した。
また上型16と下型17とからなる製品部型10内側形状に沿う形状に平板積層成形品15の絞り加工を行なった。
【0046】
一方、上型16と下型17とからなる製品部型10に備えたヒ−タ−12と蓄熱盤11よりの熱伝導で上型16と下型17の型温を昇温させて予熱した。この予熱された上型16と下型17内側に予熱した平板積層成形品15を収納した。さらに上型10aと下型10bの分割線近傍領域の上型10aと下型10bを熱可塑性樹脂の固化温度に入れ駒型PMを用いて冷却した。次いで上型16の中央部ブロック16aと下型17の中央部ブロック17aとによって平板積層成形品15を挟持し、上型16の中央部ブロック16aと下型17の中央部ブロック17aとによって挟持した平板積層成形品15を凹型19へ移動して平板積層成形品15を絞り変形させた。さらにその絞り変形させた平板積層成形品15を圧縮成形した。その後、成形型9を冷却通水経路13に通水することによって急冷した。さらに冷却通水経路13にエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させ、冷却によって固化し、図7に示す製品を得た。
【0047】
また同様の工程をアクリル樹脂を主成分とする樹脂材料4が表面に付着した100mm×100mmの大きさの正方形の成形原反材1を用いて行った。得られた製品を図8に示す。
各製品は図7、図8に示す様に何れの場合も表面性状が良好な3次元形状の皿状製品が得られた。
図9に実施例3の各工程及び使用/設備及び使用/型と、各工程における所要時間を示す。
図に示されるようにアクリル樹脂を主成分とする樹脂材料4を用いた場合で11.5分、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)を主成分とする樹脂材料4を用いた場合で13.5分のサイクルタイムでの製造が可能となった。

【符号の説明】
【0048】
1・・・成形原反材、2・・・強化繊維束、3・・・織物基材、4・・・樹脂材料、5,14・・・積層成形材、6・・・予備加熱型、7・・・近赤外線放射装置、9・・・成形型、10・・・製品部型、11・・・蓄熱盤、13・・・冷却通水経路、12・・・ヒ−タ−、15・・・平板積層成形品、17・・・下型、17a・・・下型中央部ブロック、16・・・上型、16a・・・上型中央部ブロック、18・・・対抗型、19・・・凹型。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする賦形成形方法。
【請求項2】
複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程と、を行い平板形状の平板積層成形品を成形する工程と、前記平板積層成形品を所定の形状に裁断する工程と、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、前記平板積層成形品を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする賦形成形方法。
【請求項3】
第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続する第二の縦押し切り面とよりなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の賦形成形方法。
【請求項4】
成形型を型締し加圧する工程で上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の賦形成形方法。
【請求項5】
成形型が製品部型と、製品部型の背面に蓄熱盤を備え、製品部型のヒ−タ−と、蓄熱盤からの熱伝導で製品部型の型温を昇温させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の賦形成形方法。
【請求項6】
成形型の冷却がエア−と蒸気を含む水冷であり、成形型の冷却後にエア−で水を抜き取り、成形型の昇温を開始することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一に記載の賦形成形方法。
【請求項7】
積層成形材及び/又は平板積層成形品を予熱すると共に予成型した後に成形型へ投入配置することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一に記載の賦形成形方法。
【請求項8】
予熱工程が、近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一に記載の賦形成形方法。
【請求項9】
予熱工程が、溶融温度に昇温過程の成形型へ積層成形材を投入配置して近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に記載の賦形成形方法。
【請求項10】
請求項1〜請求項9のいずれか一記載の賦形成形方法によって製造されたことを特徴とする繊維強化樹脂成形品。
【請求項11】
賦形をする上型と下型とからなる成形型と、成形型を型締し加圧する手段と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する手段とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする賦形成形型。
【請求項12】
第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続する第二の縦押し切り面とよりなることを特徴とする請求項11記載の賦形成形型。
【請求項13】
上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項11記載の賦形成形型。
【請求項14】
前記冷却手段が入れ駒であることを特徴とする請求項13記載の賦形成形型。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図9】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−46978(P2013−46978A)
【公開日】平成25年3月7日(2013.3.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−186138(P2011−186138)
【出願日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【出願人】(391006083)三光合成株式会社 (67)
【Fターム(参考)】